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1、2010年4月潤滑與密封Apr．2010第35卷第4期LUBRICAT10NENGINEERINGV01．35No．4DOI：10．3969／j．issn．0254—0150．2010．04．023旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具的徑向補(bǔ)償組合動密封設(shè)計(jì)周琴劉寶林楊甘生李穎(中國地質(zhì)大學(xué)(北京)工程技術(shù)學(xué)院北京100083)摘要：針對導(dǎo)向鉆井工具中導(dǎo)向工具下端在正常鉆進(jìn)和導(dǎo)向鉆進(jìn)2種工作狀態(tài)下的動密封要求，通過分析工作環(huán)境和性能要求，設(shè)計(jì)一種導(dǎo)向鉆井工具的組合密封裝置。該組合密封由波紋管、機(jī)械密封和螺旋密封等組成，達(dá)到井下工具動密封的徑向補(bǔ)償、高溫、高壓、耐腐蝕等
2、設(shè)計(jì)要求，提高井下密封的可靠性和使用壽命，為井下惡劣環(huán)境下的動密封設(shè)計(jì)提供一種新的設(shè)計(jì)方法。關(guān)鍵詞：旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具；徑向補(bǔ)償；組合密封結(jié)構(gòu)；動密封設(shè)計(jì)中圖分類號：THI36文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：0254—0150(2010)4—097—3CombinationRotarySealDesignofSteerableRotaryDrillingDeviceZhouQinLiuBaolinYangGanshengLiYing(ChinaUniversityofGeosciences，Beijing100083，China)Abstract：Akind
3、ofcombinationrotarysealstructurewasdesignedtoreachtherotarysealrequirementofverticaldrill-inganddirectionaldrillingbyanalysisofworkingconditionsandperformancerequirement．Thecombinationrotarysealwascomposedofthemechanicalseal，metalbellowsandhelicalsea1．ThesealstructureCanbeus
4、edinhightemperature，highpressure，highspeedandcorrosion—resistantconditions，itimprovesthesealreliabilityandworkinglife，andprovidesanewdesignmethodforrotarysealofdown-holedevicesandtools。Keywords：steerablerotarydrillingdevice；radialcompensation；combinationsealstructure；rotarys
5、ealdesign旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具主要用于超深井、高難定向工具的動密封要求，提高了井下動密封的可靠性。井、水平井、大位移井等特殊工藝井的導(dǎo)向鉆進(jìn)，它1導(dǎo)向工具下部的動密封設(shè)計(jì)要求能夠自動、靈活地調(diào)整井斜和方位，鉆深能力強(qiáng)、控1．1指向式導(dǎo)向工具的工作原理制精度高，實(shí)現(xiàn)了鉆進(jìn)的自動化，代表了目前鉆井技指向式導(dǎo)向工具的工作原理如圖1所示，在旋轉(zhuǎn)術(shù)發(fā)展的最高水平。導(dǎo)向鉆井工具主要包括隨鉆測量導(dǎo)向過程中，偏心機(jī)構(gòu)導(dǎo)致懸臂軸承和焦點(diǎn)軸承之間系統(tǒng)、導(dǎo)向執(zhí)行機(jī)構(gòu)、測控系統(tǒng)及短程通訊等部分，的旋轉(zhuǎn)心軸產(chǎn)生彎曲，在焦點(diǎn)軸承處旋轉(zhuǎn)心軸產(chǎn)生偏每個部分對密封都有較高要
6、求，如果密封失效，則對角，改變與之聯(lián)接的鉆頭軸線的方向，使鉆頭軸線和控制系統(tǒng)和電路造成致命的影響，也會影響執(zhí)行機(jī)構(gòu)井眼軸線之間產(chǎn)生不一致的傾角，實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向。的運(yùn)動，導(dǎo)致導(dǎo)向工具不能正常工作。旋轉(zhuǎn)心軸由于石油鉆井井下的工作環(huán)境十分惡劣，鉆井液的壓力和溫度隨井深發(fā)生變化，鉆井液中含有巖屑、砂粒等固相和其他化學(xué)藥品，這些因素都直接影響井下密封的效果。常用的密封方式和結(jié)構(gòu)很多不能達(dá)懸到井下工作的要求，因此國內(nèi)導(dǎo)向工具的井下動密封圖1導(dǎo)向工作原理問題仍然沒有得到有效的解決。本文作者根據(jù)井下導(dǎo)Fig1Theoryofdirectionaldrilling
7、向工具的工作環(huán)境和工作要求設(shè)計(jì)了具有自動徑向補(bǔ)償特點(diǎn)的組合動密封結(jié)構(gòu)，該設(shè)計(jì)較好地滿足了導(dǎo)向1．2導(dǎo)向工具的動密封設(shè)計(jì)要求由于指向式旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具在導(dǎo)向工作過程中心軸基金項(xiàng)目：國家科學(xué)技術(shù)部國際科技合作重點(diǎn)項(xiàng)目(2006D會產(chǎn)生彎曲，同時心軸和鉆頭連接并一起旋轉(zhuǎn)，而心FB2130o1．軸的外端是不旋轉(zhuǎn)的外套，因此這部分的密封不僅要收稿日期：2009—11—30作者簡介：周琴(1970一)，女，副教授．E—mail：zhqtg@cugb．實(shí)現(xiàn)動靜分離，將旋轉(zhuǎn)的心軸和不旋轉(zhuǎn)外套隔開；同edu．cn．時還要保證在心軸彎曲的情況下，導(dǎo)向工具內(nèi)部潤滑潤滑與
8、密封第35卷油和外部泥漿液嚴(yán)格分離的密封要求，因此對此動密壓力要求，因此不能用于井下工具的密封。封有很高的性能要求，具體體現(xiàn)在以下幾個方面：2．3機(jī)械
